İletişim, internet erişimi, navigasyon ve yeryüzü gözlemi için kullanılan uydular modern hayatın vazgeçilmez parçaları haline geldi. Fakat binlerce yeni uydunun alçak Dünya yörüngesine yerleştirilmesi, gökbilimciler açısından giderek büyüyen bir sorun yaratıyor.
Güneş ışığını yansıtan uydu yüzeyleri, teleskopların çektiği uzun pozlamalı görüntülerde parlak çizgiler oluşturabiliyor. Bu izler uzak galaksilerin, asteroitlerin, süpernovaların ve kısa süreli gök olaylarının gözden kaçmasına ya da elde edilen bilimsel verilerin kullanılamaz hale gelmesine neden olabiliyor.
Surrey Üniversitesi liderliğinde yürütülen yeni çalışma, çözümün uydu tasarımının tamamen değiştirilmesinden ziyade yüzeyinde kullanılan malzemede bulunabileceğini gösteriyor. Araştırmacılar, uzay araçları için geliştirilen ultra siyah Vantablack 310 kaplamasının uyduların parlaklığını ne kadar azaltabileceğini laboratuvar ölçümleri ve bilgisayar simülasyonlarıyla inceledi.
En güncel haberlere ve son dakika gelişmelerine Google üzerinden anında ulaşmak için bizi favorilerinize ekleyin.
kaynak olarak ekleyin
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society dergisinde yayımlanan araştırmaya göre kaplama, üzerine gelen görünür ışığın yalnızca yaklaşık yüzde 2’sini geri yansıtıyor.
GÖKYÜZÜNDEKİ ÇİZGİLER
Uydu kaynaklı ışık kirliliği, şehirlerdeki sokak lambalarının oluşturduğu geleneksel ışık kirliliğinden farklı çalışıyor. Uydular gecenin belirli saatlerinde yerden karanlık görünmesine rağmen hâlâ Güneş tarafından aydınlatılabiliyor.
Bu sırada metal gövdeler, antenler ve güneş panelleri ışığı Dünya’ya doğru yansıtıyor. Çıplak gözle küçük, hareketli noktalar şeklinde görülebilen uydular, güçlü gözlemevlerinin hassas kameralarında çok daha büyük bir sorun oluşturuyor.
Özellikle geniş bir gökyüzü alanını tek seferde görüntüleyen teleskoplar, aynı kare içinde birden fazla uydu iziyle karşılaşabiliyor. Araştırmacılara göre Vera C. Rubin Gözlemevi’nin bazı gözlemlerinin yüzde 30’a varan bölümünün uydu izlerinden etkilenme ihtimali bulunuyor.
Uluslararası Astronomi Birliği, 550 kilometreye kadar olan yörüngelerdeki uyduların profesyonel gözlemleri aksatmaması için parlaklıklarının 7 kadirden daha sönük olması gerektiğini belirtiyor. Astronomide kullanılan kadir ölçeğinde sayı küçüldükçe gök cismi daha parlak hale geliyor. Dolayısıyla 3 kadirlik bir uydu, 7 kadirlik bir uydudan çok daha parlak görünüyor.
Daha önce yapılan ölçümler Starlink, BlueBird, Qianfan ve Guowang gibi birçok uydu grubunun ortalama parlaklığının önerilen sınırı aştığını göstermişti.
IŞIĞI HAPSEDİYOR
Adı genellikle “dünyanın en siyah boyası” olarak anılsa da Vantablack 310, uzay ve endüstri uygulamaları için geliştirilen özel bir yüzey kaplaması.
Kaplamanın yüzeyi mikroskop altında incelendiğinde, mercanı andıran düzensiz yapılar ve çok sayıda küçük oyuk görülüyor. Işık bu mikroskobik boşlukların içine girdikten sonra yüzeyler arasında tekrar tekrar yansıyor ve dışarı çıkamadan büyük ölçüde soğuruluyor.
Geleneksel parlak yüzeyler ışığı belirli bir yöne güçlü biçimde yansıtarak kısa süreli parlamalar oluşturabiliyor. Vantablack 310 ise yansıyan az miktardaki ışığı daha geniş bir alana dağıtıyor. Bu da uydunun belirli açılarda aniden çok parlak görünmesini önlüyor.
Araştırmacılar, kaplamanın performansını ölçmek için farklı ışık geliş ve gözlem açılarını laboratuvarda test etti. Elde edilen veriler daha sonra 550 kilometre yükseklikte hareket eden, 3,64 metrekarelik bir uydu panelini temsil eden fizik modeline aktarıldı.
Simülasyonlarda kaplanan yüzeyin parlaklığı, Güneş’in ufka göre konumuna bağlı olarak yaklaşık 6,8 ile 7,8 kadir arasında değişti. Çoğu senaryoda uydu, astronomların önerdiği 7 kadir sınırına ulaştı veya bu sınırdan daha sönük hale geldi. En olumsuz geometrilerde ise sınırın çok az üzerinde kaldı.
Ekip ayrıca uyduya yalnızca doğrudan Güneş’ten gelen ışığı değil, Dünya yüzeyinden yansıyan ışığı da hesaba kattı. Taze kar gibi parlak yüzeylerle açık okyanus gibi ışığı daha az yansıtan bölgeler karşılaştırıldı.
Sonuçlar, Dünya’dan yansıyan ışığın uydunun gökyüzündeki görünümünü bir miktar değiştirdiğini ancak kaplamanın en yüksek parlaklığında büyük bir artışa yol açmadığını gösterdi. Böylece Vantablack 310’un farklı yeryüzü koşullarında da benzer performans gösterebileceği sonucuna varıldı.
İLK UZAY SINAVI
SpaceX daha önce Starlink uydularının astronomiye etkisini azaltmak için DarkSat ve VisorSat adı verilen iki farklı yöntem denemişti. DarkSat’te uydunun bazı bölümleri daha koyu malzemelerle kaplanırken, VisorSat tasarımında antenlerin Güneş ışığını yansıtmasını engelleyen siperlikler kullanılmıştı.
Bu girişimler uyduların parlaklığını azaltmayı başarsa da sorunu tamamen ortadan kaldırmadı. Yeni çalışmada incelenen Vantablack 310’un bazı senaryolarda bu yöntemlerle karşılaştırılabilir, bazı koşullarda ise daha iyi sonuçlar verebileceği belirtiliyor.
Kaplamanın bir diğer avantajı da pasif çalışması. Uydunun yönünün değiştirilmesi, hareketli bir parçanın eklenmesi veya görev yazılımının yeniden tasarlanması gerekmiyor. Üretim aşamasında uygun yüzeylere uygulanması yeterli olabilir.
Bununla birlikte araştırmanın önemli bir sınırı bulunuyor: Şimdiye kadarki sonuçlar laboratuvar testlerine ve bilgisayar modellerine dayanıyor.
Bir uydu yüzeyini daha koyu hale getirmek, uzay aracının ısı yönetimini de değiştirebilir. Daha fazla ışık soğuran yüzeylerin daha fazla ısınması; elektronik sistemlerin, bataryaların ve diğer bileşenlerin çalışma sıcaklığını etkileyebilir.
Kaplamanın atomik oksijen, radyasyon, aşırı sıcaklık değişimleri ve uzay boşluğu altında yıllar boyunca dayanıp dayanamayacağı da gerçek bir görevde sınanmış değil. Araştırmacılar bu nedenle çalışmanın yalnızca optik performansı değerlendirdiğini, termal davranış ve uzun süreli dayanıklılık için ek testler gerektiğini özellikle vurguluyor.
Vantablack 310’un ilk büyük sınavı, İngiltere’deki Surrey, Portsmouth ve Southampton üniversitelerinin katıldığı Jovian-1 CubeSat görevi olacak. Ayakkabı kutusu büyüklüğündeki uydunun bir yüzeyi ultra siyah kaplamayla kaplanacak.
Uydu yörüngedeyken kontrollü biçimde döndürülecek ve farklı yüzeyleri Dünya’ya bakarken parlaklığı yer teleskoplarıyla ölçülecek. Böylece kaplamanın gerçek uzay ortamında simülasyonlarda öngörüldüğü kadar etkili olup olmadığı anlaşılacak.
Vantablack 310 tek başına yörüngedeki tüm sorunları çözmeyecek. Kaplama, uydu sayısındaki artışı ya da uzay çöplerinin çarpışma riskini azaltmıyor. Güneş panelleri ve antenler gibi çalışabilmek için açıkta kalması gereken bazı parçaların tamamen siyaha boyanması da mümkün değil.
Ancak araştırma, uydu kaynaklı ışık kirliliğinin kaçınılmaz olmadığını gösteriyor. Üreticilerin daha az yansıtıcı malzemeler kullanması, uydu yönelimlerini düzenlemesi ve astronomlarla birlikte çalışması halinde iletişim altyapısı büyürken gece gökyüzünün korunması da mümkün olabilir.
